測試技術(shù)三級項目(共13頁)

1、測試(csh)技術(shù)三級項目項目名稱：懸臂梁在動態(tài)力作用(zuyng)下梁身應(yīng)變測試姓 名： 莫琛、周均博、潘一鑫 指導(dǎo)(zhdo)教師： 董榮梅 日 期： 2014/4/3 摘要(zhiyo)動態(tài)應(yīng)變與靜態(tài)應(yīng)變測量基本原理相同，但由于動態(tài)應(yīng)變隨時間(shjin)而發(fā)生變化，因此必須采用記錄器，同時對應(yīng)變儀有不同要求，對記錄下的應(yīng)變過程，要用適當(dāng)方法進行處理。其中加載裝置為一受動載荷激振的等強度梁，在梁的中部有偏心質(zhì)量作用的可調(diào)整轉(zhuǎn)速的小型馬達(md)，上于偏心力作用，在梁的垂直方向上，受到一個按正弦規(guī)律變化的動載荷。此時梁上應(yīng)變變化亦按正弦規(guī)律發(fā)生變化，其頻率與馬達轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)馬達轉(zhuǎn)速接近梁的

2、固有頻率時，可得較大的振幅與應(yīng)變。關(guān)鍵字：動態(tài)應(yīng)變、垂直方向、固有頻率前言(qin yn)研究強度問題可以有兩種途徑，即理論分析和實驗應(yīng)力分析。實驗應(yīng)力分析是用實驗方法(fngf)來分析和確定受力構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的一門科學(xué)，通過實驗應(yīng)力分析可以檢驗和提高設(shè)計質(zhì)量、工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，并且可以達到減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本和節(jié)約能源的要求。實驗應(yīng)力分析的方法很多，有電測法、光測法、機械測量方法等。本實驗主要是利用電測法。電測法有電阻、電容、電感測試等多種方法，其中以電阻應(yīng)變測量方法應(yīng)用較為普遍。電阻應(yīng)變測量方法是用電阻應(yīng)變片測定構(gòu)件表面的應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)。

3、工程中常用此方法來測量模型或?qū)嵨锉砻娌煌c的應(yīng)力，它具有較高的靈敏度和精度。由于輸出的是電信號，易于實現(xiàn)測量數(shù)字化和自動化，并可進行遙測。電阻應(yīng)變測量可以在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、強磁場、液下等特殊條件下進行，此外還可以對動態(tài)應(yīng)力進行測量。由于電阻應(yīng)變片具有體積小、質(zhì)量輕、價格便宜等優(yōu)點，且電阻應(yīng)變測試方法具有實時性、現(xiàn)場性，因此它已成為實驗應(yīng)力分析中應(yīng)用最廣的一種方法。它的主要缺點就是，一個電阻應(yīng)變片只能測量構(gòu)件表面一個點在某一個方向的應(yīng)變，不能進行全域性的測量。本實驗為懸臂梁的應(yīng)變測量，所謂的懸臂梁，即一端固定(gdng)，另一端可以動的彈性元件。應(yīng)變是描述一點處變形程度的力學(xué)量，它是由載荷

4、、溫度、濕度等因素引起的物體局部的相對變形，主要有線應(yīng)變和切應(yīng)變兩類。電阻應(yīng)變片是一種將機械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感元件。 本實驗使用的方法(fngf)為電測法，通過改變(gibin)電動馬達轉(zhuǎn)速改變懸臂梁所受的力，使之發(fā)生不同的形變，用電阻應(yīng)變片作為傳感器，將微小的形變這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量電阻的變化來測量懸臂梁的主應(yīng)變。本實驗要求掌握懸臂梁在不同動態(tài)力狀態(tài)下，應(yīng)變測量的方法。在梁的一端固定一電動機，電動機在不同轉(zhuǎn)速下對梁造成動態(tài)力，從而使梁產(chǎn)生應(yīng)變。掌握DH-5922動態(tài)信號測試測試方法，利用動態(tài)應(yīng)變測量實驗程序在計算機上觀察采集的信號。觀察實驗過程中動態(tài)應(yīng)變片全橋路的應(yīng)力信

5、號。實驗中通過對具體所要測試機械裝備的工作狀態(tài)進行分析，了解要測試的對象，最終確定測試實驗方案以及選擇要采用的儀器。通過此過程了解動態(tài)信號的采集及數(shù)據(jù)分析處理過程，熟悉從傳感器到計算機之間各儀器的連接，測試軟件的使用和機械信號測試方法。研究(ynji)報告本次實驗主要目的(md)在于了解(lioji)測量動應(yīng)變的測量方法。結(jié)構(gòu)在承受動載作用或強迫振動時，結(jié)構(gòu)上各點的應(yīng)變隨時間改變而變化，這種應(yīng)變成為動應(yīng)變。例如：汽車在行駛中，機床在加工時，其上面的許多構(gòu)件及部件都承受著動載荷的作用，它們所產(chǎn)生的應(yīng)變是動應(yīng)變。在電阻應(yīng)變測量中，動態(tài)應(yīng)變測量與靜態(tài)應(yīng)變測量不同。靜態(tài)應(yīng)變不隨時間變化，可以直接讀取或

6、將數(shù)據(jù)打印出來。而動態(tài)應(yīng)變隨時間改變而發(fā)生變化，必須通過記錄儀器進行實時記錄或存儲，然后進行信號處理。動態(tài)應(yīng)變不但要測量其應(yīng)變幅值，還要測量其隨時間的變化規(guī)律，或者測量其變化頻率。不失真地記錄動態(tài)應(yīng)變是保證測量精度的基礎(chǔ)。在電阻應(yīng)變測量技術(shù)中，動態(tài)應(yīng)變與靜態(tài)應(yīng)變的測量基本相同，只是測量系統(tǒng)有差異。由于被測應(yīng)變的頻率不同，各種動態(tài)應(yīng)變記錄儀器的頻率適用范圍都有限制，因此應(yīng)根據(jù)動應(yīng)變頻率范圍選擇合適的儀器，除此之外還需考慮儀器之間的阻抗匹配以及數(shù)據(jù)處理方式。本次實驗裝置是由加載裝置、動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)以及計算機三部分組成。在懸臂振動梁上安裝一個帶有偏心(pinxn)質(zhì)量塊的可調(diào)速小馬達，如欲測量其某

7、截面在振動過程中的應(yīng)變，可根據(jù)需要在梁截面的上下表面沿軸線分別貼上應(yīng)變計，當(dāng)啟動馬達時，由于偏心質(zhì)量塊的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用，使簡支梁發(fā)生振動，在梁的垂直方向上產(chǎn)生了一個按正弦規(guī)律變化的周期性動載荷。逐漸提高馬達的轉(zhuǎn)速，當(dāng)馬達的轉(zhuǎn)速接近梁的固有頻率時，梁產(chǎn)生共振，此時梁及梁上測點將產(chǎn)生較大的振幅和動應(yīng)變。將機械應(yīng)變信號通過電橋盒輸入動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)，再通過計算機對信號進行分析和處理。在開始測量前，首先進行標(biāo)定，它由動態(tài)電阻應(yīng)變儀（或動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)）給出一個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變0，在分析（或記錄(jl)系統(tǒng)）系統(tǒng)顯示屏上得到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變的幅高H1、H2。在測量后，應(yīng)再次標(biāo)定，這樣在動應(yīng)變(yngbin)曲線

8、后，又可得一標(biāo)定值H3、H4。在進行動態(tài)應(yīng)變曲線分析時，就以此為標(biāo)準(zhǔn)尺度來確定被測動態(tài)應(yīng)變之振幅（動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)可直接在曲線上直接讀出瞬時應(yīng)變值。）。其最大最小動態(tài)應(yīng)變dmax、dmin計算公式為：K儀/2K片下面(xi mian)簡單介紹一下電阻(dinz)應(yīng)變片和電壓(diny)全橋的工作原理：1、電阻應(yīng)變片工作原理實驗表明，絕大數(shù)金屬絲受到拉伸（或縮短）時，電阻值會增大(zn d)（或減?。?，這種現(xiàn)象叫電阻應(yīng)變效應(yīng)。由物理學(xué)可知，長度為L，截面積為A和電阻率為的均勻(jnyn)金屬絲，其電阻值R由下式給出： （1）當(dāng)金屬絲受到軸向拉伸（或壓縮(y su)）時，其電阻值R的變化為 （2）

9、其中：K 為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，為被測量材料的應(yīng)變 2電壓全橋工作原理在本實驗中，當(dāng)試件產(chǎn)生動應(yīng)變時，在所須測量點貼上應(yīng)變片，正反兩面兩片，接成全橋電路，這樣，應(yīng)變的大小就會體現(xiàn)在應(yīng)變片的電阻改變量上，后者又體現(xiàn)在全橋電路的輸出電壓上，于是，測量電橋的輸出電壓經(jīng)過換算就可以得到應(yīng)變的大小。全橋接線圖全橋法測的梁身動應(yīng)變與動態(tài)力（轉(zhuǎn)速）實驗(shyn)結(jié)果如下：轉(zhuǎn)速最大應(yīng)變最小應(yīng)變39612.134-9.51958527.538-28.55668750.354-49.337726138.274-135.803由上表可以看出梁身的最大應(yīng)變和最小應(yīng)變在數(shù)值(shz)上基本相等，隨著動態(tài)力的增加其應(yīng)

10、變值也在增加。結(jié)論(jiln)本項目主要是掌握在不同的動態(tài)力狀態(tài)下，應(yīng)變測量的方法，所做的工作主要有全橋的連接，對馬達轉(zhuǎn)速的測試(csh)，以及通過計算機和DASP軟件(run jin)對動態(tài)測試號的測試輸出等來得出實驗結(jié)果。同時在項目的過程中我們也深有感觸，現(xiàn)總結(jié)如下：通過本次三級項目，我們組的成員都掌握了一定的實驗設(shè)計基礎(chǔ)和實驗操作能力，都有相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)收獲。在實驗前期準(zhǔn)備階段，我們小組成員總是聚到一起進行實驗方案設(shè)計討論，研究過各種各樣的方案設(shè)計，并都加緊了書本知識的溫習(xí)，大家一起相互交流學(xué)習(xí)，除了扎實了老師在課堂上給我們介紹的理論知識，更是增進了我們同學(xué)之間的友誼，在這種濃烈的學(xué)習(xí)氛圍之

11、中大家的學(xué)習(xí)熱情都十分高漲。在前幾次的實驗過程中，我們小組的成員就已經(jīng)提前開始關(guān)注各種實驗方案的設(shè)計，對每個實驗都會投入一定的思考，尤其是我們組進行的應(yīng)變片的實際應(yīng)用的實驗，我們除了對電橋的工作原理及橋臂連接方式進行了較為深入的研究，在課堂上也是特別關(guān)注這方面的理論知識，我們組員之間都相互督促，將這方面的理論知識掌握得十分牢固，對于應(yīng)變片的工作原理也是十分熟悉，因為我們知道，只有完全的準(zhǔn)備才能讓我們在項目中做得更好。在項目過程中，我們首先要感謝的實驗老師給我們提供的種種幫助，在實驗原理講解方面老師十分盡職盡責(zé)的為我們講解了電橋的連接方式，并啟發(fā)我們該如何連接橋臂，如何才能抵消某個方向上的力的影

12、響，如何才能單一準(zhǔn)確的測量出水平或者豎直方向上的轉(zhuǎn)動力(dngl)所引起的應(yīng)變大小。除此之外，出于對學(xué)生負(fù)責(zé)的角度，老師還為我們講解了實驗中所應(yīng)用的各種儀器的原理、靈敏度、安全須知等等。在實驗指導(dǎo)老師的幫助與提示下，我們最終選定了我們自己的實驗方案。在實驗過程中，我們小組成員分工明確，不斷相互溝通，配合默契，每個人都時刻牢記自己的職責(zé)，快速高效的完成了實驗，獲得了相對準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，可以說這是一次比較成功的實驗。在實驗的后期處理中，我們小組的成員對于數(shù)據(jù)處理的理解繼大學(xué)物理實驗之后達到了人生中的最高峰，不再是為了算出結(jié)果而算結(jié)果，而是明確了自己的實驗?zāi)康囊约皵?shù)據(jù)處理的針對性，相比我們以前所做的實驗及項目(xingm)有了很大的提高與進步，更加端正了我們的實驗及項目態(tài)度，讓我們每個人都有了不可估量的收獲。最后，還是要感謝董榮梅董老師，為我們孜孜不倦的講解書本知識，并親自參加觀摩我們班的實驗課程，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，平時待人和善、平易近人，給了全班同學(xué)很大的信心和鼓勵?？偟膩碚f，我們小組的每個成員都在這次的三級項目中收獲了很多東西，學(xué)習(xí)到了很多重要的理論